Laboratoire de l'Image Synthèse et Analyse [Laboratory of Image Synthesis and Analysis] (LISA)

Traitement, Analyse de l'Image et Reconnaissance de formes. [Image Processing, Image Analysis, and Pattern Recognition.]
L'image numérique recèle une grande quantité d'informations corrélées et exploitables, permettant d'extraire des objets par segmentation. Cette segmentation des images nécessite d'extraire de celles-ci les attributs qui permettront, selon des spécifications précisées, de séparer les ''formes'' du ''fond''. Les résultats conduisent aussi bien à la compression, qu'au contrôle de qualité, la reconstitution 3D ou l'aide au diagnostic. A côté des méthodes classiques basées sur la notion de bord, les approches privilégiées sont basées sur la classification de pixels, supervisées ou non, ou sur la corrélation non linéaire à partir d'exemples. [A digital image contains numerous correlated informations which may be processed in order to extract objects by segmentation. Image segmentation needs to compute features to separate '' objects'' from the so-called background. This process leads to several applications, such as data compression, quality control, 3D reconstruction or computer-aided diagnosis. Besides the standard methods based on edge detection, other approaches using pixel classification and non-linear correlation are investigated.]

Suivi et analyse du comportement de cellules cancéreuses au sein de cultures in vitro [Dynamic behaviour analysis of in vitro cancer cells]
Un système d'acquisition d'images digitales associé à une étuve régulée permet d'observer des cultures monocouches (2D) et des gels (3D) pendant de longs laps de temps. Un traitement original de ces séquences d'images permet d'archiver et d'extraire une grande quantité de données. L'objectif est d'en extraire des informations pertinentes sur la durée de vie, la dynamique de croissance, de motilité et de colonisation de cellules soumises à différentes conditions expérimentales. [Acquisition systems connected with thermoregulated incubators make possible long-term observation of 2D and 3D in vitro cultures of cancer cells. Processing of microscopic image sequences allows storing and extraction of large data sets. This aims to take out relevant information on growth and death rates, division duration, motility and colonization rate from cells in different experimental conditions.]

Synthèse d'Images et Réalité Virtuelle [Image Synthesis and Virtual Reality.]
La construction d'images de synthèse nécessite de grandes puissances de calcul surtout si l'on souhaite réaliser des applications interactives en temps réel. Malgré la montée en puissance des PC, la demande est toujours plus grande que les possibilités offertes. La recherche conduit donc à concevoir des méthodes intelligentes de construction de scènes dynamiques où l'on joue sur les algorithmes de visibilité ainsi que sur les méthodes de modélisation des objets (fractals, L-systèmes, etc...). Le domaine de la réalité virtuelle est aussi étudié en chirurgie assistée par ordinateur, ou en archéologie pour la reconstitution d'objets anciens à partir de fragments. [Image synthesis in virtual reality and in interactive applications needs high computing capabilities. Though the throughput of graphics hardware has dramatically improved, the performance request continues to outpace the supply. In order to rapidity visualize truly complex scenes, rendering algorithms must intelligently limit the number of geometric primitives rendered in each frame focusing on visibility culling and impostor utilisation, as well as fractal and L-grammars object reconstruction. Virtual reality elaborated from partial knowledge is also investigated in computer-assisted surgery or archealogical object reconstruction from fragments.]

Gestes Medico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO) [Computer Aided Surgical Intervention]
Cette discipline implique de nombreux domaines tels que l'acquisition, le traitement et l'analyse d'images 2D et 3D, la modélisation tridimensionnelle de parties anatomiques, le recalage de données, la vision tridimensionnelle (stéréoscopie), le guidage de gestes chirurgicaux, l'évaluation des erreurs commises... [This research topic involves a great number of different disciplines such as: 2D and 3D image acquisition and analysis, 3D modelling of organs, data registration, 3D visualisation (stereoscopy), computer-aided surgery, error evaluation, ...]

Aide à la reconstruction d'objets archéologiques [Computer-assisted reconstruction of archaeological objects]
Afin de faciliter le travail des archéologues, nous développons diverses solutions informatiques permettant de manipuler des fragments archéologiques sous une forme numérique résultant d'une étape d'acquisition 3D. La manipulation des fragments virtuels ainsi obtenus permet alors de faciliter leur gestion. Dans un premier temps, les informations disponibles sont enregistrées dans une base de données. Dans un second temps, des informations supplémentaires sont extraites des représentations numériques des fragments et sont exploitées dans des buts de classification automatique et d'aide à la reconstitution d'objets. [In order to simplify the task of archaeologists, we develop software applications that enable the manipulation of digital archaeological fragments obtained through a 3D acquisition process. The main advantage of such approach is that it eases the manipulation and management of virtual fragments. First, the acquired numerical model of the fragment is stored in a database. Then, geometric features are automatically extracted for automatic classification and reconstruction of the object.]

Affichage interactif de scènes complexes [Interactive display of complex scenes]
La visualisation interactive de données tridimensionnelles permet d'appréhender de nombreux problèmes de manière intuitive, et est devenue incontournable dans des domaines tels que la médecine, l'architecture, l'archéologie ou encore l'aéro-spatial. Notre recherche consiste à étudier et à mettre au point de nouvelles techniques d'accélération, afin d'afficher de manière interactive de très grands jeux de données. [Interactive visualisation of 3D data enables much better intuitive comprehension of problems and becomes valuable in domains such as: medicine, architecture, archaeology or aerospatial industry. Our research in this domain consists in the development of new techniques for real time and interactive visualisation of complex 3D data sets.]

Suivi et analyse de mouvements [Motion capture and analysis]
Le but de ce projet est de développer une interface non-intrusive (sans capteurs) et intuitive pour différents types d'applications. Le système se base sur la capture et l'interprétation de la position et des mouvements de l'utilisateur grâce à l'analyse d'images fournies par une caméra 3D. [The goal of this project is to develop a non intrusive (without any sensors) intuitive interface for different kinds of applications. The system is based on acquisition, interpretation and tracking of user position and movement using a 3D camera.]

Analyse d'images acquises par télédétection [Remote sensing image analysis]
La mise à jour automatique de données topographiques est une problématique actuelle et complexe. L'objectif général de ce projet est de capitaliser les connaissance des partenaires dans le développement d'un démonstrateur permettant aux producteurs de données topographiques d'actualiser plus efficacement leur base de données, mettant en oeuvre des techniques récentes de traitement d'images et d'analyse statistique. Les données seront issues d'images de télédétection et des données statistiques socio-économiques. Pour atteindre cet objectif général, deux grands axes sont distingués : -A une échelle régionale, l'objectif est d'analyser les bases de données topographiques de multiples sources comme les images satélitaires, les bases de données démographiques, économiques afin de prévoir la localisation des changements relatifs aux structures humaines (comme des maisons, routes, etc.). -A une échelle locale, de zones de changement seront détectées par la comparaison de bases existantes avec les données récentes. [Topographical data producers are currently confronted the need of a faster updating method. Although state-of-the-art techniques exists, no automated tool predicts and locates changes. The general objective of the project is to capitalize partners' knowledge in the development of a demonstrator to assist data producers in updating more efficiently their topographic database by using state-of-the-art image processing and statistical analysis techniques. Data will include remote sensing images, together with socio-economical data. To achieve this general objective, two main axes are distinguished: - At a regional scale, the objective is to analyze topographical databases from multiple sources such as satellite images, demographic database, or economic database in order to predict information about the localization of changes in man-made structures (such as houses, roads, etc.). -At a local scale, for areas of predicted changes the older databases will be compared with recent very high resolution images in order to detect and recognize differences (errors in the topographical database, building construction, road construction, etc).]

Analyse d'images et de données en anatomie pathologique [Image and data analysis in pathology]
Ce projet a pour objectif le développement de méthodes de standardisation, de calibration et d'extraction automatique de caractéristiques appliquées aux images de coloration immunohistochimique. La quantification d'immunomarquages via des techniques d'analyse d'images permet la caractérisation d'expression d'antigènes révélés par immunohistochimie (IHC) sur des coupes de tissus normaux ou pathologiques. Contrairement à d'autres techniques biochimiques, l'IHC préserve l'aspect morphologique du tissu analysé et permet une localisation précise des expressions, évitant les problèmes causés par l'hétérogénéité des tissus analysés. Il s'agit d'une approche prometteuse pour l'identification de biomarqueurs à des fins diagnostiques, pronostiques et/ou thérapeutiques. Ce projet est mené en étroite collaboration avec le service d'anatomie pathologique de l'hôpital Erasme (Pr. I. Salmon). [This project aims to develop standardization, calibration and automatic feature extraction methods from immunohistochemical images. The quantification of immunostaining by means of digital image analysis allows the characterization of protein expression revealed by immunohistochemistry on normal or pathological tissue slices. In contrast to other methods of evaluation of protein expression, this approach enables morphological controls and detailed tissue and cell localization to be carried out, avoiding the problems due to cell and tissue heterogeneity. This constitutes a promising approach for the identification of biomarkers usefull for diagnostic, prognostic and/or therapeutic purposes.This project is carried out in close collaboration with the Pathology Department of the Erasme Hospital (Pr. I. Salmon).]

Analyse de séquences vidéo [Video sequence analysis]
Le but de ce projet est de concevoir et développer un système d'analyse de scènes dynamiques en temps réel sur base de séquences acquises à l'aide d'une ou plusieurs caméras. L'application principale visée est l'analyse du trafic sur une autoroute. Il s'agit de déterminer les trajectoires spatio-temporelles des véhicules ainsi que leurs catégories ou classes (voiture, camion, etc.) et d'autres paramètres du trafic. [This project aims to develop a real time system of video sequence analysis using one or multiple camera(s). The main application focuses on motorway trafic analysis and aims to determine vehicle trajectories together with other parameters such as vehicle classes (car, truck, ...) and trafic features.]

Immersion audio-visuelle interactive dédiée aux applications en acoustique architecturale [Audio-visual immersion for room acoustics applications]
AURALIAS est un projet de recherche subventionné par la Région Wallonne (2007-2010) et portant sur l'immersion audio-visuelle interactive dédiée aux applications en acoustique architecturale et s'appuyant sur un rendu sonore à trois dimensions. Le projet est partagé entre plusieurs équipes de l'Université de Liège et de l'Université Libre de Bruxelles. Les objectifs principaux du projet AURALIAS sont : - la réalisation d'un environnement audio-visuel immersif et interactif, ceci afin d'aider les architectes et experts en acoustique à la conception de pièces et de bâtiments dans lesquelles les propriétés acoustiques sont critiques (salles de cinéma et de théâtre, halls de banque, amphithéâtres,...) - l'utilisation de ce dispositif afin de démontrer aux clients potentiels les performances acoustiques (ainsi que l'aspect visuel) d'une salle, sur base des plans de l'architecte. Notre travail porte principalement sur l'interface de ce projet, qui implique un rendu 3D temps réel d'environnements visuellement détaillés ainsi que le développement d'interactions homme-machine intuitives avec ces environnements, supportés par un dispositif portable, tel qu'un PDA, TabletPC ou similaire. [AURALIAS is a research project supported by the Walloon Region (Belgium, 2007-2010). The acronym stands for AUdio-visual immersion for Room Acoustics applications Linked with an Interactive Auralisation System. The AURALIAS project is divided between three teams, from the University of Liege and the University of Brussels, and its main goals are : - providing an interactive and immersive audio-visual environment to help architects and acoustic experts design buildings and rooms in which acoustic properties are critical (targeted rooms include amphitheatres, movie theaters, bank halls, auditoriums, ...) - using this installation to demonstrate the acoustic performances (as well as the visual aspect) of the room to potential clients, before its actual construction, based on the architects' blueprints. Our main involvment concerns the interface of this project, which uses rendering of highly detailed 3D environments and intuitive human-computer interactions with those environments, using handheld devices such as PDA's, Tablet PC's & affiliates.]

Aide au patient à domicile [Patient Home care]
Ce projet a pour but le développement d'un système de réalité virtuelle pour aider des patients devant réaliser des exercices de réhabilitation à domicile. Le système contrôle les mouvements et la position du patient en 3D et des instructions sont données en temps réels pour rectifier les mouvements inadéquats. Un système peu coûteux est mis en place utilisant des programmes tournant sur un PC classique, deux caméras et des marqueurs localisables par ces caméras. [It frequently happens that people under physiotherapeutic treatment have to perform physical exercises at home between two consultations. The patient cannot profit of the therapist's advises and this last cannot control if the asked exercises were really performed and if his instructions were respected. Our work consists in developing a virtual reality system controlling in 3D the movements and the position of the patient during rehabilitation exercises performed at home. Instructions are to be given in real time to the patient so that he can immediately correct his gestures. Such application can also take place in preventive care like body posture learning. We are working on a low-cost system for movement tracking which is only composed of software running on a common computer, two cameras to track the patient's movements during the exercises and dedicated markers locatable by these cameras. ]

Extraction d'attributs à partir d'examen Magnétoencéphalographique (MEG) [Feature detection from magnetoencephalography (MEG)]
La magnétoencéphalographie (MEG) est une technique d'imagerie utilisée pour mesurer les champs magnétiques produits par une activité électrique dans le cerveau via des capteurs très sensibles tels que les « superconducting quantum interference devices » (SQUIDs). Ces mesures sont couramment utilisés en recherche et en clinique. Les utilisations de la MEG sont nombreuses : aider les chirurgiens à localiser une pathologie, aider les chercheurs à déterminer la fonction de différentes parties du cerveau, etc. Quand un patient doit passer un examen clinique, une étape de préparation doit être effectuée avant l'utilisation de la MEG. Cette étape consiste à localiser un certain nombre de points sur la tête du patient, la position des électrodes utilisées par l'EEG, etc. L'acquisition est faite actuellement avec un Polhemus FlashPoint. Chaque acquisition étant faite manuellement, cette étape est très longue et peut également introduire des imprécisions. L'objectif de ce projet est de développer un système rapide et performant pour détecter et localiser les électrodes posées sur la tête du patient. [Magnetoencephalography (MEG) is an imaging technique used to measure the magnetic fields produced by electrical activity in the brain via extremely sensitive devices such as superconducting quantum interference devices (SQUIDs). These measurements are commonly used in both research and clinical settings. There are many uses for the MEG, including assisting surgeons in localizing a pathology, assisting researchers in determining the function of various parts of the brain, neurofeedback, and others. When a patient must pass a clinical examination, a preparation step before the use of the MEG must be carried out. This step consists in locating particular points of the head of the patient, but also the position of various coils and the electrocap which the patient carries. The acquistion is currently made with a Polhemus FlashPoint. Since they are many points to take during this acquisition and each acquisition is made manually, this step is very time consuming but can also introduce inaccuracies. The goal of this project is to provide a fast and accurate system to detect and localize those different features.]

Intégration numérique de salle d'opération chirurgicale [Integrated Digital Operating Theater (iDOT)]
Avec l'introduction de nombreuses technologies, les chirurgiens doivent gérer un grand nombre de sources d'information. Il y a un besoin crucial de solutions intégrées permettant un contrôle centralisé de ces différentes sources. Ce projet s'attache à développer un tel système intégré pour la distribution des différentes sources multimédias et les interactions chirurgien-ordinateur. [With the introduction of many technologies in the operating room (OR), surgeons have to manage many sources of information. There is a lack of a fully integrated solution with centralized control through which the surgeon could manage all the information's sources of the operating room. This master thesis proposes solutions for an integrated system for the distribution of the multimedia sources among multiple displays and for the surgeon-to-computer interaction.]